北理-通信电路与系统实验一.docx

实验一 电容反馈三点式振荡器的实验研究一、实验目的1. 通过实验深入理解电容反馈三点式振荡器的工作原理，熟悉改进型电容 反馈三点式振荡器的构成及电路各元件作用；2. 研究在不同的静态工作点吋，对振荡器起振、振荡幅度和振荡波形的影3. 学习使用示波器和数字式频率计测量高频振荡器振荡频率的方法；4. 观察电源电压和负载变化对振荡幅度、频率及频率稳定性的影响二、实验原理电容反馈三点式振荡器的基本原理电路(考比兹振荡器)如图2-1 (a)所示由图 可知，反馈电压由G和C2分压得到，反馈系数为B= G (2-1) G + G起振的幅度条件为乩＞詁(忽略三极管&•) (2-2)D其中，禺为品体管跨导，曲为振荡回路的等效谐振电导图2-1 (a)所示等 效电路中的回路总电容为C 二 G G (2-3)G + G振荡频率近似为当外界条件(如温度等)发生变化时，振荡回路元件及晶体管结电容要发生 变化，从而使得振荡频率发生漂移因此，为了改善普通电容反馈三点式振荡 器的频稳度，可在振荡回路中引入串接电容G,如图2-1 (b)所示，当满足G G、Q时，G明显减弱了晶体管与振荡冋路的耦合程度为了得到较宽的波段覆 盖效果，引入并联电容G(它和G为同一个数量级)，回路总电容近似为 这种改进型电容反馈振荡器称为西勒电路，其振荡频率为当改变G调节时，振荡器的反馈系数不会受显著影响。

a)图2-1电容反馈三点式振荡器的交流等效电路图二、实验电路说明图2-2 改进型电容反馈振荡器实验电路本实验电路采用西勒振荡器，如图2-2所示由图可知，电容G、G、G、 C和电感匚组成振荡回路晶体管VTi的集电极直流负载为偏置电路由K、 R2、HI和R(.构成，改变电位器W何改变VT】的静态工作点静态电流的选择既要 保证振荡处于截止平衡状态，也要兼顾开始建立振荡时有足够大的电压增益 晶体管VT?与R, &组成一级起隔离作用的射随器另外，为了用频率计(输入 阻抗为50Q)测量振荡器工作频率时不影响电路的正常工作，接入了电阻 R7(lkQ)o图中振荡器的交流负载实验电阻为&、四、实验仪器及设备1.直流稳压电源SS3323 型1台2.数字示波器DS0-X2012A 型1台3.高频信号发生器TFG6080 型1台4.数字式频率计F1000 型1台5.数字万用表DT9202A 型1台6.实验电路板1块五、实验内容1.品体管静态工作点不同时对振荡器输出幅度和波形的影响(1)接通+12V电源，调节电位器粘使振荡器振荡，此时用示波器在④点刚 好观察到不失真的正弦电压波形(负载电阻&或&暂不接入)o0.0s50.005/1AutoChannels _nDC 1.00:1DC 1.00:1:黄:AgilentAcquisitionNormal2.00GSa/s1.259广〜仏曲线(xlO)：|DSO-X 2012A? MY52495620: Tue Oct 2919:45:44 20131 200?/ 2+0.0sCursorsAX:ManualSourceQ CursorsUnitsX1:0.0sY1: 11.53mV1X1♦X2: 0 0$Y2: 11.53mV探头f (MHz)仏(mV)X108. 063825X17. 992400〜仏曲线(xl)：DSO-X 2012A, MY52495620: Tue Oct 2919:52:35 2013(2)调节Ml使振荡管静态工作点电流0在0. 5〜4mA Z间变化(用万用表测量射 极电阻Re两端电压，计算出相应电流近似为IeQ大小，至少取5个点)，用示 波器测量并记录下④点的幅度与波形变化情况，绘制出IcQ〜Uo曲线图。

分析 静态工作点过大和过小为什么都不振荡IeQ (mA)& (mV)10. 54447. 5020. 891378.1231.031675. 0042. 043712. 5052.904700. 0063.404912. 50%曲线:u0 (mV)6000leQ （mA）结果分析：振荡器要振荡的条件是满足相位条件和幅度条件的而在幅度1 I条件的具体表示是gegp,同时/〃 = 26（〃〃），当静态工作点较低的时候, 使得厶较小，从而使得/〃较小，而同时不变，则就使得乞 从而B B不能满足起振的条件，因此不能振荡并11 LC正弦波振荡电路设置直流静态 工作点的S的是为了使放犬器在起振吋工作在放人区（甲类状态）如果直流工 作点过低，很容易进入截止区，造成不起振静态电流取得太大，振荡管工作范围容易进入饱和区，输出阻抗降低并 且Iw较大的时候三极管的放大倍数会减小，使得输出幅度变小根据起振条 件AB>1,当电流过大的吋候会使得A下降并且B不变，这就使得当静态电流大 的一定的时候，人B 1使得振荡器就停止振荡了2.外界条件发生变化时对振荡频率的影响及正确测量振荡频率（1）选择一合适的1/1〜2niA）,使振荡器正常工作，在④点上测量，从示 波器上读出频率和幅度，再测量③点和⑤点，分别读出振荡器的振荡幅度和频 率，分析上述儿点的频率和幅度为何不同。

问题：在⑤点和③点用频率计（或示波器）所测得频率不同是什么原因？哪一点测得的结果更准确？）Zq (mA)f(MHz) (mV)③点④点⑤点③点④点⑤点1.27. 948. 108. 1058022001185结果分析:频率相同的分析：④点和⑤点之间只冇一个电阻，不会影响频率，因而使 得④点和⑤点的频率相同频率不同的分析：对③点的频率耍比在④和⑤点的频率要低是因为是因 为示波器的探头接入后会产生分布电容，由于探头接入的部分不同，那么分布 电容的产生的影响也会不同在③点接入探头的时候，使得LC选频网络的电容值C变大，根据谐振频率的公式％14lc现在C变大，所以6将变小而在④点和⑤点测量时，因为一个起隔离作用的射随器使得在④点和⑤点接入示 波器探头的时候对于前面的LC选频网络基本不起作用，所以不会影响谐振频率 因此对于测得的频率，④点和⑤点处测得的频率较准确幅度不同的分析：虽然③点之后接入的是一个起隔离作用的射随器，但是 因为探头接入③点会使的示波器探头会分压，从而使得在③点测得的幅度要比 ④点和⑤电测得的幅度都要小而对于④点和⑤点，虽然频率和同，但是在幅 度上是不同的是因为在④点和⑤点Z间有一个电阻，而电阻是要消耗功率的， 虽然振荡产生的电流较小，但是经过射随器的作用使得在射随器的输出的时候 电流变人而使得在电阻上消耗的功率变大，所以使得⑤点的幅度比④点的幅度 要小。

2）用数字式频率计（以kHz为单位，测到小数点后面第二位有效数字）重测, 试比较在③点测量和在⑤点测量有何不同？为什么？用数字式频率计测量⑤点, 可每10秒钟左右记录一次频率值，至少记录5次，计算出振荡器频稳度的数量级③点f (MHz)⑤点/ (MHz)7. 8529112345& 08635& 08636& 08638& 08634& 08640结果分析：在③点测得的频率要不比⑤点测得的频率耍低是因为示波器 的探头接入后会产生分布电容，曲于探头接入的部分不同，那么分布电容的产 生的影响也会不同在③点接入探头的时候，使得LC选频网络的电容值C变大， 根据谐振频率的公式叫=-^=，现在C变大，所以％将变小而在⑤点测量 时因为一个起隔离作用的射随器使得在⑤点接入示波器探头的时候对于前面的 LC选频网络基本不起作用，所以不会影响谐振频率振荡器频稳度的数量级:10-4⑶将不同负载电阻（&和RJ分别接入电路，调节帕，用示波器在④点观察, 看能否起振，记录输出振幅和波形的变化，若不起振，分析是什么原因mA)④点f (MHz)④点 (mV)不接负 载Re不接负 载RsRs1.28. 108. 100195013560结果分析:1不起振的原因分析：根据起振的幅度条件gm>-gpo当接入负载后会影 n —。

无载响品质因数V有载 疋 ,当心变小的时候会使得Q有载变小，1+——+ —R R,s L=右耳,当0冇载变小的时候会使得变大，从而使得土乞,变大当心变小的一定程度的时候就使得振荡器不满足振荡条件从而不起振不接负载的吋候的波形:DSO-X 2012A, MY5249562Q Tue Oct 29 20:36:45 2013接入&的时候的波形:DSO-X 2012A, Mf52495620: Tue Oct 29 2Q36:08 20130.0s 50.00S/ 自动 i 1 0.0V奈 Agilent•• 北隹 -标堆模式2・00GSa/$:: 通道 HDC 1.00:1DC 1.00:1\/h7Y/\L\JH 测量频率():8.06MHz- -保存到文件=|scopo_5 I保存英单回调菜卑抉省/瘵除按下・*♦保存(4)将负载断开,改变电源电压％分别为+6V、+8V、+10V、+12V、+14V、 +16V、+18V,保持振荡器一合适的静态工作点不变，用示波器测量④点，并记 录振荡器输出振幅、波形和频率的变化Iz (niA)r(MHz)仏(mV)是否失真1.2+6V8. 131770否+8V& 061850否+10V8. 061950否+12V& 101950否+14V& 061950否+16V& 062000否+ 18V& 102005否+6V时的波形:Q源类型：设迓清除测量值频率♦♦测量菜担自动1』T逐 Agilent标准模式2.00GSa/s通道DC 1.00:1DC 1.00:1\.//\/\/\vl 量 ::频率］);8.06MHz峰•帰值()：370mV。